И. Панин, д-р техн. наук, Ю. Колпаков, Е. Шенцова, кандидаты техн. наук, В. Гречишников, ООО КормоРесурс

Скачать статью в PDF

Исследования отечественных и зарубежных специалистов в области кормления сельскохозяйственных животных и птицы показали, что отклонения от норм по содержанию питательных веществ в потребляемом корме существенно влияют на их продуктивность и конверсию корма.

Идеальная смесь комбикорма должна содержать все сырьевые компоненты и питательные вещества в любой единице массы в тех пропорциях, которые определены составом рецепта. Количество любого j-ого питательного вещества Cj в идеальной смеси рассчитывается по формуле:

где Cji – содержание j-ого питательного вещества в i-м компоненте; mi=Mi/MS – относительная массовая доля содержания i-го компонента в комбикорме; Mi – масса i-го компонента; MS – масса комбикорма; n – количество компонентов в комбикорме.

В реальных условиях комбикормового производства из-за воздействия на технологический процесс множества факторов возникают отклонения показателей питательности от рассчитанных значений. Величина этих отклонений и характеризует однородность смеси.

В литературных источниках определения «однородность комбикорма», «однородность питательных веществ в комбикорме» и «однородность питательных веществ в суточном рационе животного» чаще всего воспринимаются как равнозначные, что в общем случае, как будет показано ниже, не всегда справедливо.

Большинство современных методик оценивают однородность выработанной партии комбикорма на основании анализа представительной выборки. В соответствии с правилами статистической обработки экспериментальных данных она формируется не менее чем из 10 точечных проб. Представительную выбор ку анализируют по индикаторному веществу и полученное значение однородности распространяют, как правило, на все его показатели.

Приведем простой пример того, что такое утверждение не всегда правомерно. Пусть смешиваются в равной пропорции два компонента: пшеница с содержанием сырого протеина 11,0% и ячмень с таким же количеством протеина. Коэффициент однородности смеси по индикаторному веществу оказался равным 80%. Чему же равен коэффициент однородности смеси по сырому протеину? Он будет равен не 80%, как может показаться на первый взгляд, а 100%, поскольку в любой выборке независимо от механической однородности смеси протеин будет одинаков – 11,0%. Но, например, по лизину она будет уже меньше, чем 100%, поскольку содержание этой аминокислоты в пшенице и ячмене различается. Таким образом, показатель, характеризующий однородность смешивания частиц комбикорма по какому-то одному индикаторному веществу, не является полной характеристикой однородности смеси.

Конечно, для специалистов по кормлению важна характеристика механической однородности смеси, определяемая работой смесителя. Не менее важно знать оценку равномерности распределения в ней основных питательных и биологически активных веществ, поскольку животное потребляет не представительную, а единичную выборку из партии комбикорма, и чем меньше масса животного, тем меньше величина этой выборки и тем больше она отличается от представительной.

Несколько лет назад нами была поставлена задача: разработать методику оценки вариаций питательных веществ в комбикорме в зависимости от различных факторов технологического процесса и объемов потребляемого животными корма. Результаты были опубликованы в журналах «Комбикорма» (№ 3 – 1999, № 5 – 2002, № 4 – 2005) и «Аграрная наука» (№ 8 и № 10 – 2004, № 8 – 2008).

Было показано, что стандартное отклонение Sj содержания j -го питательного вещества Cj в любой части выработанной партии комбикорма можно представить выражением: S_j²=S_jk²+S_jg²+S_jc², где S_j² – суммарная дисперсия; S_jk² – дисперсия, определяемая погрешностью оценки питательности компонентов (погрешности методов анализа и таблиц питательности при использовании в расчетах ее данных); S_jg² – дисперсия, определяемая погрешностями дозирующих систем; S_jc² – дисперсия, определяемая неоднородностью смешивания компонентов в смесителе.

При оценке суммарной дисперсии содержания питательных веществ в суточных рационах слагаемые S_jg² и S_jk² рассчитываются по формулам, представленным в упомянутых выше публикациях. Что же касается составляющей S_jc² , то при оценке вариаций небольшой массы в суточных рационах она определяется как работой смесителя (однородностью смешивания), так и законами распределения случайных дискретных величин – измельченных частиц различных компонентов комбикорма. В этом случае дисперсия S_jc² может быть представлена в виде суммы: S_jc²=S_jc1²+S_jc2² , где S_jc1² – составляющая, определяемая характеристиками смесителя (коэффициентом механической однородности); S_jc2² – составляющая, определяемая законами распределения дискретных случайных величин.

Если через Pi обозначить отношение среднего количества частиц i-го компонента Ni в рационах массой MP к общему количеству частиц всех компонентов в рационе, то при Pi < 0,1 распределение частиц в рационах будет подчиняться закону Пуассона, а при Pi > 0,1 – биномиальному закону.

Для упрощения расчетов принимается, что каждый компонент (носитель питательных веществ) может быть представлен частицами шарообразной формы с диаметром d50, соответствующим диаметру отверстий сита, через которое проходит 50% массы компонента при исследовании его гранулометрического состава с помощью сит.

После завершения цикла смешивания количество частиц любого i -го компонента в выборках равной массы, взятых из произведенной партии комбикорма, является величиной случайной, которая определяется Пуассоновским или биномиальным законом распределения.

Среднее количество частиц Ni любого i-го компонента в суточных рационах можно найти по формуле:

где MP — масса рациона, г; Ci – концентрация i-ого компонента в рационе, соответствующая рецепту, %; ri – плотность i-ого компонента, оцененная пикнометрическим методом, г/см3; di – средний диаметр частиц, равный d50, см.

Можно показать, что суммарная дисперсия S_jc², определяемая работой смесителя, находится по формуле:

где F(Ni) – функционал, учитывающий закон распределения частиц i -го компонента в смеси; kh– степень однородности массы по индикаторному веществу, установленная после смешивания (показатель механической однородности смеси).

Анализ двух последних формул (Ni и S_jc²) позволяет сделать выводы:

• чем выше механическая однородность смеси, тем меньше отклонений по питательности;
• чем больше частиц любого сырьевого компонента в смеси, тем меньше отклонений по его массе (или чем больше объем рациона, тем меньше коэффициент вариации);
• чем больше разность между j-м показателем питательности всей смеси и j-м показателем данного компонента, тем весомей вклад этого компонента в вариации j-го показателя.

Второй и третий выводы свидетельствуют о критичности ввода компонентов с малыми дозировками и большой концентрацией в них питательных веществ. Это относится в первую очередь к поваренной соли, фосфатам, синтетическим аминокислотам, ферментам и др.

Разработанная нами методика позволяет рассчитывать вариации в комбикорме любого питательного или биологически активного вещества. Покажем, каким образом можно воспользоваться ею при оценке вариации питательных веществ в суточных рационах животных.

Масса суточных рационов различных животных и птицы охватывает довольно широкий диапазон. Например, для цыплят в первые дни жизни она составляет 10-13 г, курнесушек – 110-130 г, финишных бройлеров – 150-180 г, подсосных поросят – 30-50 г, свиней на откорме – 2,5-3 кг, для взрослого поголовья КРС – 6-10 кг.

Рассмотрим примеры оценки вариаций ферментов, витаминов и микроэлементов в суточных рационах различной массы. Пусть условный фермент Z, имеющий средний размер частиц d50 =0,03 см и плотность r=0,5 г/см3, вводится в комбикорм в количестве Ci =0,005%. Поскольку питательная ценность самого фермента в расчетах во внимание не принимается, а только его масса Mi , то важен сам факт наличия частиц фермента в рационах. С учетом указанных величин коэффициент вариации содержания фермента в рационе (10 г) для цыплят равен 11,9%, в рационе (110 г) для кур-несушек – 3,3%, в рационе (2,5 кг) для свиней – 0,2%.

В таблице представлены результаты расчета по этой методике значений коэффициентов вариации некоторых БАВ в рационах бройлеров различного возраста (в первые дни жизни – масса рациона 10 г и в середине выращивания – масса рациона 110 г). Гранулометрический состав, плотность кормовых форм витаминов и их активность Cji взяты из стандартов качества изготовителей, средние размеры частиц микроэлементов, плотность и их активность — из справочной литературы. Анализ результатов расчета показывает: чем больше среднее количество частиц любого i-го компонента в рационе, тем меньше значения их коэффициентов вариации; чем больше объем суточного рациона, тем меньше вариации в нем по питательным веществам.

Результаты расчета говорят о важности правильной подготовки компонентов (в том числе БАВ) и их равномерного смешивания в комбикормах для птицы и молодняка других животных.

Практический смысл разработанной методики в следующем:

• она позволяет прогнозировать отклонения любого питательного и биологически активного вещества в суточных рационах животных (прямая задача). Отклонения зависят от состава рецепта, физических свойств измельченных частиц, характеристик используемого технологического оборудования;
• задаваясь приемлемыми значениями коэффициентов вариации Ri в рационах, можно оценить среднее количество частиц компонентов Ni , при котором достигаются эти значения (обратная задача);
• зная необходимое количество частиц (в соответствии с формулой для Ni ), можно сформулировать требования по их крупности.